公路路基試驗(yàn)檢測(cè)灌砂法分析

文/甘昊、譚龍金

1 前言

灌砂法在公路路基壓實(shí)強(qiáng)度的檢測(cè)過程中是常用的一種方法。應(yīng)用該方法可以全面測(cè)定路基密度，在實(shí)踐應(yīng)用中具備較高的精確性，且操作簡(jiǎn)單，具備很強(qiáng)的適用性。一般而言，該方法在細(xì)粒土、砂礫類型土與礫類土質(zhì)密度的檢測(cè)過程中應(yīng)用廣泛。

2 技術(shù)原理

路基試驗(yàn)階段，灌砂法是常用的一種技術(shù)手段，該技術(shù)實(shí)施對(duì)后續(xù)路基工程開展具有指導(dǎo)性作用。

灌砂法應(yīng)用原理：通過灌砂方式在灌砂筒進(jìn)行測(cè)定，使砂體實(shí)現(xiàn)自由下滑，然后根據(jù)需要調(diào)整試樣，確定其內(nèi)部的體積參數(shù)，同時(shí)根據(jù)含水量參數(shù)確定干密度數(shù)據(jù)。該方法在檢測(cè)路基密實(shí)度方面有著很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)用價(jià)值非常高。另外，在路基工程中，使用灌砂法時(shí)要注意下述因素。

2.1 細(xì)粒度密度測(cè)試環(huán)節(jié)，采用直徑100mm 的灌砂筒。

2.2 對(duì)于填土粒徑超過15mm 的情況，相關(guān)人員應(yīng)采取大直徑灌砂筒進(jìn)行檢查，一般需要選擇使用直徑為150～200mm 的灌砂筒才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 工程概況

某高速公路工程全長(zhǎng)37.8km，采用雙向四車道設(shè)計(jì)，路基寬度設(shè)計(jì)為24m，最高車速120km/h，最低80km/h。施工階段為了提升路基強(qiáng)度以及承載力，需要采用灌砂法測(cè)定路基密度等數(shù)，從而保證工程的施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[1]。

4 量砂的選擇

因?yàn)樵诠こ添?xiàng)目中應(yīng)用的顆粒組成不同的量砂會(huì)給試驗(yàn)性能產(chǎn)生較大的影響，且松方密度參數(shù)易出現(xiàn)變化，因此在灌砂法的操作實(shí)踐中需要量砂達(dá)到潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)，且材料均勻性合格。從施工標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行分析，從施工標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行分析，采用不同粒徑砂進(jìn)行密度以及體積標(biāo)定階段，需要按照表1 數(shù)據(jù)要求執(zhí)行。結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，該工程中應(yīng)用的材料粒徑處于0.3～0.6mm 之間，重現(xiàn)性可以滿足工程的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 重現(xiàn)性分析

5 量砂的標(biāo)定

5.1 標(biāo)定深度以及砂密度關(guān)系分析

按照項(xiàng)目試驗(yàn)情況分析可知，砂料密度與標(biāo)定罐砂速度處于正比例關(guān)系。若其深度≤2.5cm 時(shí)，砂密度會(huì)受到影響下降1%左右。所以，要想切實(shí)提升測(cè)定精度，則需要做好試洞深度以及測(cè)定溫度的控制，使其處于相同的系數(shù)范圍。

5.2 測(cè)定儲(chǔ)砂面高低的影響分析

在密度測(cè)定環(huán)節(jié)，儲(chǔ)砂筒的砂面高度在一定的范圍內(nèi)與砂密度存在一定關(guān)系。所以，如果其內(nèi)部的高度不足5cm 的情況下，密度就會(huì)減小1%左右。在具體的試驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，為了使測(cè)量數(shù)據(jù)達(dá)到穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)，需要在實(shí)驗(yàn)中根據(jù)需要確定其內(nèi)部砂面高度、標(biāo)定密度，以確保數(shù)據(jù)的精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，且和砂筒中材料高度達(dá)到一致性的要求。此外，還要結(jié)合上述幾點(diǎn)分析試驗(yàn)環(huán)節(jié)，根據(jù)試驗(yàn)需求對(duì)砂料進(jìn)行調(diào)節(jié)處理，以避免各種影響導(dǎo)致測(cè)定數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況出現(xiàn)，從而為整個(gè)試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供良好的基礎(chǔ)，防止發(fā)生數(shù)據(jù)偏差嚴(yán)重的問題[2]。

5.3 注意量砂自身的穩(wěn)定性

灌砂法的試驗(yàn)環(huán)節(jié)，最為關(guān)鍵的幾個(gè)部分就是要確保砂的潔凈度、含水量與均勻性等指標(biāo)滿足試驗(yàn)需求，同時(shí)對(duì)于外部影響因素也要考慮在內(nèi)，例如空氣濕度產(chǎn)生的影響。一般來說，在試驗(yàn)開始前需要將砂在空氣條件下靜置一定時(shí)間，使砂的濕度和環(huán)境濕度達(dá)到一致性的要求，以此保證試驗(yàn)順利進(jìn)行，確定最終試驗(yàn)數(shù)據(jù)。檢測(cè)工作進(jìn)行中，需要使量砂試驗(yàn)按照標(biāo)準(zhǔn)要求連續(xù)進(jìn)行，且保證各項(xiàng)檢測(cè)所需要的材料準(zhǔn)備充足，一旦出現(xiàn)材料短缺、供應(yīng)不足就會(huì)造成試驗(yàn)中斷，那么其結(jié)果也會(huì)存在嚴(yán)重偏差。另外，需要更換試驗(yàn)量砂料時(shí)，應(yīng)按照項(xiàng)目實(shí)際情況對(duì)測(cè)定材料進(jìn)行標(biāo)定。這主要是由于不同類型的砂密度差異性不同，試驗(yàn)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差，因此在試驗(yàn)環(huán)節(jié)砂量不是相同批次的，需要更換后進(jìn)行測(cè)定，否則相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)會(huì)不準(zhǔn)確。

6 路基試驗(yàn)重點(diǎn)解析

6.1 試驗(yàn)場(chǎng)地的選擇

通常而言，在試驗(yàn)地點(diǎn)選擇上需要綜合項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇地勢(shì)平整的位置進(jìn)行操作；同時(shí)，在設(shè)備的要求方面也應(yīng)該保證設(shè)備達(dá)到穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)，安裝到試驗(yàn)地點(diǎn)滿足試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求。在本次工程的實(shí)驗(yàn)中，選擇在整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)的40cm×40cm 范圍之內(nèi)，基板直接安裝到該位置上，使其滿足穩(wěn)定指標(biāo)要求，另外操作環(huán)節(jié)不可出現(xiàn)下落速度過快等問題。當(dāng)試驗(yàn)位置確定后，要按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)做好相關(guān)處理，以保證后續(xù)測(cè)定數(shù)據(jù)的精度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

6.2 路基粗糙面以及基板的測(cè)定

在粗糙面以及基板試驗(yàn)的過程，首先需要按照規(guī)范要求對(duì)量砂要求進(jìn)行標(biāo)定。操作上可以通過使用量砂筒進(jìn)行內(nèi)部的質(zhì)量檢查和標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)量砂筒的留出體積以及標(biāo)定容量進(jìn)行計(jì)算，從而確定最終的砂量質(zhì)量。試驗(yàn)環(huán)節(jié)由于沙量較多，當(dāng)滿載指標(biāo)達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，流動(dòng)速度與密度呈正比，即砂面高度較高，則流速比較快，進(jìn)而出現(xiàn)大量標(biāo)定基板與粗糙面的砂質(zhì)量相差比較大的情況。如果在試驗(yàn)環(huán)節(jié)，選取的是光滑度較高的平面，并不需要進(jìn)行該步驟的操作。因此，在具體試驗(yàn)工作開始前，必須要深入現(xiàn)場(chǎng)考慮實(shí)際情況，綜合性分析表面的粗糙度參數(shù)，然后選擇符合本次實(shí)際情況的試驗(yàn)方式，從而使試驗(yàn)更加精確，同時(shí)取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也具備代表性，不影響整體的試驗(yàn)效果。

6.3 開挖試洞

6.3.1 在整個(gè)試驗(yàn)的環(huán)節(jié)中，需要根據(jù)先中部、后邊緣位置順序的開始試驗(yàn)檢測(cè)。這是由于在路基的施工環(huán)節(jié)是從兩側(cè)到中間的順序開始進(jìn)行的，且極易導(dǎo)致最邊緣的位置上存在密實(shí)度問題，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差情況，就會(huì)造成整個(gè)試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)偏差嚴(yán)重，進(jìn)而使試驗(yàn)不能滿足正常的使用標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.3.2 試洞的開挖作業(yè)過程中，需要保證其達(dá)到美觀性、規(guī)則性的要求，且操作環(huán)節(jié)保證試洞壁垂直度指標(biāo)滿足規(guī)定要求。如果不能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)要求，則會(huì)導(dǎo)致量砂流動(dòng)性不能達(dá)到試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)要求，最終出現(xiàn)試驗(yàn)準(zhǔn)確性不足的情況，影響施工質(zhì)量[3]。

6.3.3 試洞的開挖位置上如果存有土體結(jié)構(gòu)的材質(zhì)，為了防止水分流失嚴(yán)重而出現(xiàn)檢測(cè)不合格的問題，需要做好封閉存儲(chǔ)處理，確保不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重問題。

6.3.4 試洞內(nèi)應(yīng)用的施工材料和試驗(yàn)材料有著明顯差異的條件下，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況選擇不同的擊實(shí)材料進(jìn)行試洞操作，以達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn)要求。

6.4 灌砂

灌砂正式開始之前，應(yīng)該做好各個(gè)方面的管理和控制，使筒內(nèi)的量砂全部達(dá)到試驗(yàn)的基礎(chǔ)和要求；同時(shí)，在開展灌砂之前需要保證灌砂操作中裝滿的質(zhì)量與第一次試驗(yàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)一致后再進(jìn)行試驗(yàn)。

7 試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)該工程的試驗(yàn)方案要求以及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，采用三層路基結(jié)構(gòu)開展試驗(yàn)，并于每個(gè)基層設(shè)置24 個(gè)測(cè)試點(diǎn)，一共設(shè)置測(cè)點(diǎn)72 個(gè)。試驗(yàn)結(jié)果可知，通過應(yīng)用灌砂法，每層結(jié)構(gòu)的參數(shù)均滿足測(cè)定要求，具體內(nèi)容見表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路路基是公路工程主要的結(jié)構(gòu)組成部分，從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)方面總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)，采取必要的措施可以得到路基穩(wěn)定性與強(qiáng)度性能的參數(shù)。結(jié)合本文高速公路項(xiàng)目，并考慮具體情況采取灌砂法作業(yè)方式進(jìn)行壓實(shí)度檢查，經(jīng)過檢查數(shù)據(jù)分析，其完全滿足該工程的設(shè)計(jì)方案標(biāo)準(zhǔn)和要求，說明整個(gè)工程質(zhì)量合格，且完全達(dá)到運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠提高交通運(yùn)行的安全性。